JPH02282209A - 光ファイバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野コ この発明は、炭素被膜を有する光ファイバに関し、炭素
被膜の電気抵抗値を特定することにより、光ファイバの
機械的強度と耐水素特性とを向上せしめたものである。

［従来技術とその課題］ 石英系光ファイバは、水素と接触するとファイバ内に拡
散した水素分子の分子振動に起因する吸収損失が増大し
、さらにドーパントとして含有されているＰ、○ｓ、Ｇ
　ｅｏ　２．Ｂ　２０３などが水素と反応しＯＨ基とし
てファイバガラス中に取り込まれるため、０１（基の吸
収による伝送損失も増大してしまう問題があった。

このような弊害に対処するため、水素吸収能を有する液
状の組成物を光ケーブル内に充填する方法（特願昭６１
−２５１８０８号）などが考えられているが、その効果
が不十分であるうえ、構造が複雑となって経済的にも問
題がある。

このような問題を解決するため、最近化学気相成長法（
以下、ＣＶＤ法と略称する）によって光フアイバ表面に
炭素被膜を形成し、これによって光ファイバの耐水素性
を向」ニさせうろことが発表されている。

ところがこのような炭素被膜は必ずしも実用に適したも
のばかりではなく、耐水素特性と機械的強度とにばらつ
きがあるという不都合があった。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであ
って、炭素被膜の電気抵抗値を特定することにより、充
分な耐水素特性と機械的強度とを示す光ファイバを提供
することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ この発明の光ファイバは、電気抵抗値が５にΩ／　ｃｍ
以Ｊ：　２０　ｋΩ／ｃｍ未謂の炭素被膜を有してなる
ことをその解決手段とした。

［作用　］ 炭素被膜の電気抵抗値が小さくなるに従って、光ファイ
バの耐水素特性は向上することが判明した。一方、炭素
被膜の電気抵抗値が大きくなるに従って、光ファイバの
機械的強度も向上することが判明した。

よって、炭素被膜の電気抵抗値を一定に保つことにより
、耐水素特性と機械的強度とを兼ね備えた光ファイバと
することができる。

以下、この発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明の光ファイバの一例を示すもので、図
中符号ｌは光ファイバ裸線である。この光ファイバ裸線
１は石英系ガラス、多成分系ガラスなどのガラスからな
るものである。この光ファイバ裸線１」二には炭素被膜
２が設（プられている。

この炭素被膜２上にはさらに必要に応じて樹脂被膜３が
設けられている。

炭素被膜２は炭化水素を分解して得られたちのなどであ
り、その電気抵抗値か５ｋΩ／ｃｍ以上２０にΩ／ｃｍ
未八となへものである。炭素被膜２の電気抵抗値が小さ
くケるにつれて、光ファイバの耐水素特性は向上する一
方で機械的強度は低Ｆするので、炭素被膜２の電気抵抗
値を一定範囲に限定することにより、機械的強度と耐水
素特性とに優れた光ファイバとすることができる。そし
て後に実施例にて詳細に説明するように、炭素被膜２の
電気抵抗値が５にΩ／ｃｍ以１２０　ｋΩ／ｃｍ未満の
ものが耐水素特性に優れることが判明した。電気抵抗値
が２０にΩ／ｃＩＩ＋以」二となると、機械的強度は充
分であるものの、耐水素特性が低下するので好ましくな
い。また電気抵抗値か５にΩ／　ｃｍ未満であると、耐
水素特性は充分であるものの、機械的強度が低下するの
で好ましくない。よって炭素被膜２が耐水素特性と機械
的強度とを兼）′″Ｌ備えるようにするには、その電気
抵抗値が５ｋΩ／ｃｍ以上２０ｋΩ／ｃｍ未満となるよ
うにずろことが必要である。

炭素被膜２の電気抵抗値を測定するに（Ｊ、たとえば四
端子法などの通常電気抵抗値測定方法を用いることがで
きる。

また光フアイバ裸線１表面にこのような炭素被膜２を形
成する方法としては、たとえば炭化水素化合物を熱分解
してラジカルまたはイオンとし、これを炭素被膜２とし
て析出させる熱ＣＶＤ法などを用いることができる。第
２図はこの熱ＣＶＤ法に好適に用いられる光ファイバの
製造装置の一例を示したものである。

第２図中、符号１は光ファイバ裸線である。光ファイバ
裸線１は、光フアイバ母材（図示せず）を光フアイバ紡
糸炉４内で加熱紡糸したもので、光ファイバ裸線１は紡
糸されると共に、光フアイバ紡糸炉４の下段に設＋：ｌ
られた加熱炉５内へ供給されるようになっている。この
加熱炉５は、」下段の光フアイバ紡糸炉４内で紡糸され
た光フアイバ裸線１表面に炭素被膜２を熱ＣＶＤ法によ
って形成するだめのものであって、その内部にてＣＶＤ
反応を進行させる概略円筒状の反応管６と、この反応管
６を加熱する発熱体７とから構成されている。

この反応管６の上部には、反応管６内へ原木」化合物を
供給する原料化合物供給管６ａが、下部には未反応ガス
等を排気するυＦ気管６ｂが、それぞれ取り付けられて
いる。反応管６と、これを加熱する発熱体７とは、加熱
温度等によって適宜選択ｉ−ることかでき、抵抗加熱炉
、誘導加熱炉、赤外線加熱炉等を用いることができるほ
か、発熱体７には高周波またはマイクロ波を用いてプラ
ズマを発生さけて原料化合物をイオン分解させるような
ものを用いることもできる。またこの加熱炉５の下段に
は、樹脂液塗布装置８と硬化装置９とが連続して設けら
れており、上記加熱炉５内で光フアイバ裸線１表面に形
成された炭素被膜２十、に樹脂被膜３が形成できるよう
になっている。

」二紀装置を用いて光ファイバ裸Ｍ１表面に炭素被膜２
と樹脂被膜３とを形成するには、以下の工程による。

光ファイバ母料を光フアイバ紡糸炉４内で加熱紡糸する
と共に、光フアイバ紡糸炉４の下段に設けられた加熱炉
５、樹脂液塗布装置８、硬化装置９内へ挿通し、これら
の中心軸」二を所定の線速で走行するように供給する。

ついで発熱体７を発熱させて反応管６内を所定温度に加
熱すると共に、原料化合物供給管６ａより原料化合物を
反応管６内へ供給する。この原料化合物としては、その
分丘中に炭素原子を含有する化合物であり、熱分解等に
よって炭素被膜を析出するものを用いることができる。

またこの原料化合物はガス状態にして反応管６内へ供給
するほか、不活性ガス等によって希釈して供給すること
ができる。

反応管６内で原料化合物を熱分解させて、ラジカルある
いはイオンとし、これを光フアイバ裸線表面に析出させ
ることにより、炭素被膜を形成することができる。

このようにして、その表面に炭素被膜２が形成されノコ
光ファイバを、下段に設（）られた樹脂液塗布装置Ｓ内
へ導入１７、ついで樹脂液を硬化させる硬化装置９内へ
挿通ずる。樹脂液塗布装置８内へ挿通された光ファイバ
裸線１に、保護被覆層を形成するための紫外線硬化型樹
脂液あるいは熱硬化型樹脂液等を塗布し、ついで塗布さ
れた樹脂液に好適な硬化条件を有する硬化装置９内で硬
化して樹脂波膜３を形成する。

なお、光フアイバ裸線１表面に炭素被膜２を被覆するに
は、上記のようにＭＣＶＤ法を用いる他にも、プラズマ
ＣＶＤ法等により炭化水素化合物を分解し、ラジカルま
たはイオンとし、炭素被膜２として堆積させる方法なと
を用いることができ、光フアイバ裸線１表面に炭素被膜
２を析出できものであれば、その方法に関しては特？こ
限定されるものではない。

以下、炭素被膜２の電気抵抗値の適正範囲を限定するた
めの実施例について述べる。

［実施例１ 炭素被膜の電気抵抗値の適正範囲を限定するノコめに光
フアイバ裸線表面に種々の条件にて炭素被膜を形成し、
得られた光ファイバの電気抵抗値と、耐水素特性および
機械的強度との関係を調べた。

（実施例１） 第２図に示したと同様の光ファイバの製造装置を用意し
、この製造装置内１こＧ　ｅ　Ｏ２がドープ剤として含
浸されたコア部を有４−る外径３０ｍｍの光フアイバ母
材を設置した。この光フアイバ母材を２゜００°Ｃに加
熱して、３０ｍ／分の紡糸速度で外径１２５μｍの単一
・モートファイバに紡糸した。次に反応管内を１２００
℃に加熱しつつ、炭素被膜を形成する原料化合物として
約５ｖｏ１％にアルゴンガスで希釈した１、１．１　ト
リクロロエタンガスを約５１２／分の流量で供給し、排
気口より排気圧４ｍｍｒ−ｉｚＯで排気し、未反応ガス
および副生成物を除去しつつ、光フアイバ裸線表面に炭
素被膜を形成した。

さらに紫外線硬化型樹脂コート用ダイスポット内にウレ
タンアクリレート樹脂液（ヤング率７０ｋｇ／ｎ＋ｍ２
、伸び６０％）を封入し、上記光フアイバ表面に樹脂液
を塗布した後、紫外線ランプにより樹脂液を硬化させ、
外径が約２５０　ｐｍの光ファイバをｌｋｍ得た。

このようにして得られた光ファイバの紡糸開始端お、及
び終了端から１ｍずつを試料として採取し、これら試料
ファイバの樹Ｈ斤被膜を除去した後、デジタルマルヂメ
ータにて炭素被膜の電気抵抗値を測定したところ、いず
れの試料ファイバもＩＯｋΩ／　ａｍであった３、 （実施例２） 原料化合物をベンゼンとした以外は実施例１と全く同様
にして光ファイバを製造した。

そして実施例１と全く同様にして炭素被膜の電気抵抗値
を測定したところ、開始端、終了端」（に、１８にΩ／
ｃｍであった。１ （実施例３） 原料化合物としてエタンを用い、反応管内の晶１１度を
１３００°Ｃとした以外は実施例１と全く同様にして光
ファイバを製造した。

そして実施例１と全く同様にして炭素被膜の電気抵抗値
を測定したところ、開始端、終了端共に、７にΩ／ｃｍ
であった。

（実施例４） 紡糸速度を５０ｍ／分とした以外は実施例１と全く同様
にして光ファイバを製造した。

そして実施例１と全く同様にして炭素被膜の電気抵抗値
を測定したところ、開始端、終了端共に、１８ｋΩ／ｃ
ｍであった。

（比較例１） 紡糸速度を６０ｍ／分とし、かつ反応管内の温度を１１
００℃とした以外は実施例１と全く同様にして光ファイ
バを製造した。

そして実施例１と全く同様にして炭素被膜の電気抵抗値
を測定したところ、開始端、終了端共に、２２にΩ／ａ
ｍであった。

（比較例２） 原料化合物をジクロロメタンとし、反応管内の温度を１
１００°Ｃとした以外は実施例１と全く同様にして光フ
ァイバを製造した。

そして実施例１と全く同様にして炭素被膜の電気抵抗値
を測定したところ、開始端、終了端共に、３０にΩ／　
ｃｍであった。

（比較例３） 紡糸速度を１０ｍ／分とし、かつ反応管内の温度を１３
００℃とした以外は実施例１と全く同様にして光ファイ
バを製造した。

そして実施例Ｉど全く同様にして炭素被膜の電気抵抗値
を測定したところ、開始端、終了端共に、３ｋΩ／ｃｍ
であった。

（試験例１） 上記実施例１ないし４、および比較例１ないし３で得ら
れた各光ファイバを７００ｍ採取し、これら試料ファイ
バの波長１２４μｍにおりる光伝送損失を測定した。そ
の後、これら各試料ファイバを水素分圧＋　ａｔｍ、　
’ｌｆＡ度８０℃の水素加圧容器内に１００時間放置し
た後、再度波長１２４μｍにおける光伝送損失を測定し
、その伝送損失の増加量を測定した。

この結果を第１表に示した。

（試験例２） 実施例１ないし４、および比較例１ないし３で得られた
各光ファイバを、試験本数２０本、ゲージ長さ３ｍ、歪
速度３００ｍ１分の条件下で引っ張り破断確率と引っ張
り強度のワイブルプロットを行い、５０％破断確率での
引っ張り強度を測定した。この結果を第１表に併せて示
した。

また種々条件を変えて光フアイバ裸線表面に炭素被膜を
形成し、この炭素被膜の電気抵抗値とその耐水素特性と
の関係をプロットし、第３図にグラフとして、上記実施
例１ないし４および比較例■ないし３の結果と共に示し
た。

さらに第４図に炭素被膜の電気抵抗値と光ファイバの機
械的強度との関係をグラフとして示した。

（以下、余白） 第１表 第１表および第３図より、電気抵抗値が２０にΩ／ｃｍ
未への炭素被膜を有する光ファイバは伝送損失増加量が
少なく、耐水素特性に優れていることが確認できた。

また第１表および第４図より、電気抵抗値が５にΩ／ｃ
ｍ以」二の炭素被膜を有する光ファイバは破断強度が高
く、機械的強度が高いことが確認できた。

これらの結果から電気抵抗値が５に９７ｃｍ以上２０に
Ω／ｃｍ未溝の炭素被膜を有してなる光ファイバは、耐
水素特性と機械的強度とに優れることが確認できた。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の光ファイバは、電気抵
抗値が５に９７ｃｍ以上２０に９７ｃｍ未満の炭素被膜
を有してなるものであるので実用に十分な耐水素特性と
機械的強度とを示すものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の光ファイバの一例を示した概略断面
図、第２図はこの発明の光ファイバの製造に好適に用い
られる光ファイバの製造装置の一例を示した概略構成図
、第３図は炭素被膜の電気抵抗値と光ファイバの耐水素
特性との関係を示したグラフ、第４図は炭素被膜の電気
抵抗値と光ファイバの機械的強度との関係を示したグラ
フである。 Ｉ・・・光ファイバ裸線、 ２・・・炭素被膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　電気抵抗値が５ｋΩ／ｃｍ以上２０ｋΩ／ｃｍ未満の
   炭素被膜を有してなる光フアイバ